Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Фудим Е.В. Пневматическая вычислительная техника. Теория устройств и элементов

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

25.10.2023

Размер:

16.26 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 3637 / 5337 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 > Следующая >>>

360	Т И П О В ЫЕ П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Е УСТРОЙСТВА			[ГЛ. V
«весов»:		10° (2° : 2 1	: 2 2 : 23 ) : 101 (2° : 2 1 : 2 2 : 23 )	: 102 (2°:
:2l	: 2 2 :	23 )...—см.	уравнение (13.32).

Преобразование числа, заданного в произвольном коде (основание Ь), цифры которого представлены в двоичном ко

де, требует пт камер, где п—минимальное		количество дво
ичных	разрядов, необходимых для записи Ь в двоичном
коде,	т — количество разрядов при	основании Ъ. На

пример, для чисел до 2500 при Ъ = 50 требуется 12 камер.

Рве. 13.26. Схема преобразователя цифрового сигнала в количество газа.

В дальнейшем будут рассматриваться преобразователи двоичного кода. Их схемы в силу указанной идентичности структур пригодны для любого цифрового кода, представ ляемого в виде суммы двоичных сигналов с. произвольны ми «весами».

Преобразователь цифрового сигнала в количество газа может быть*лостроен на основе схемы по рис. 13.25 по средством введения клапана К, присоединенного к линии А и предназначенного для периодического сообщения с источником постоянного давления р через линию А (рис. 13.26). При поступлении сигнала рТ от внешнего источника, определяющего периодичность преобразова ния, оказываются открытыми клапан К и соответствую щие клапаны Kt, в результате чего камера с суммарным объемом VA = %ViDi присоединяется к линии А и в ней устанавливается давление р. Когда сигнал р.т снят, остаются открытыми только клапаны, управляемые сиг налами D T = 1, и в результате в суммарной емкости VA, присоединенной к линии А, находится количество газа

1=1

	П Р Е О Б Р А З О В А Т Е Л И	361
где 7V0 = pV0/kQ	— коэффициент	пропорциональности
преобразования,	равный «весу» младшего разряда.

Для преобразования цифрового сигнала в ток приме нимы рассмотренные выше источники тока с пульсиру ющим сопротивлением, если его камеру выполнить в виде приведенного на рис. 13.25 преобразователя цифрового

[Рпс. 13.27. Схема преобразователя цифрового сигнала в расход газа.

сигнала в емкость, т. е. при замене пульсирующего сопро тивления на цифроуправляемое сопротивление (рис.8.12,6).

При постоянном перепаде Др на							цифроуправляемом				со
противлении,		объем		камер		которого		V =	У л	+ Уц	=
	п
= V„ + V0	2	2{ ~1 Д (рис.			13.27),		расход	газа	равен:
^ ^	(	^ 2 2	Н	А	+ 7 л	)	= ^ п	+	г 0 )	(13.36)
где
		i 0	=	^	7 Л	=	const,

V3[ — объем линии А, соединяющей все контакты сопро тивления.

Преобразователь цифрового сигнала в ток реализуется также на основе источника тока с помощью п параллельно включенных сопротивлений, проводимости которых соот ветственно настроены. В случае, когда ток должен посту пать в линию с постоянным давлением, может приме няться набор непрерывных сопротивлений с включающими

362

Т И П О В ЫЕ П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Е УСТРОЙСТВА

|'ГЛ. V

клапанами. На рис. 13.28, а, бив приведены схемы с под ключающими клапанами, стабилизированными уровнями (Ро, Рп) сигналов Dt и переключателями для формиро вания стабильных уровней Dt, описываемые соотноше нием

При переменном давлении в выходной линии вместо источника ра необходимо примепять источник перепада

Рис. 13.28. Схема преобразователей цифрового сигнала в расход газа в лилию с постоянным давлением: а) с подключающими клапанами; б) при стабилизи рованных уровнях сигналов JDj; в) с переключателями для формирования стабильных уровней JDj.

давлений, охватывающий узлы по рпс. 13.28, а (см., на пример, схему на рис. 13.29, соответствующую преобра зователю, приведенному на рис. 13.28, а).

При выполнении схем из пульсирующих сопротивле ний клапаны К можно устанавливать также в линиях, управляющих состоянием приводов контактов пульси рующих сопротивлений.

Уменьшение максимального соотношения проводи-

.мостей или емкостей (при пульсирующих сопротивлениях) достижимо, как указывалось выше, за счет разбивки

П Р Е О Б Р А З О В А Т Е Л И

363

всех сопротивлений на несколько групп: требуемое изме нение коэффициента пропорциональности осуществимо применением нескольких уровней Ар или частоты (по следнее только для схемы с пульсирующими сопротив лениями) .

На основе источника тока с непрерывным сопротив


лением	может		быть построен преобразователь цифрового
сигнала в		ток	за счет приме
нения	узла		параллельно
включенных			сопротивлений		i
по рис.	13.28.		Одна из воз
можных схем, использующих				Ъ	_±\|_
источник		тока, приведена на
рис. 13.30.				<i
На	рис. 13.31 приведена
схема цифро-аналогового пре				Рис. 13.29. Пример схемы преобра
образователя,			построенно	зователя цифрового сигнала в рас
го за счет		включения в пря		ход газа в любую лшппо.

мую цепь		усилителя цифроуправляемого			пульсирующего

г—СО—			, \| Ц — s r q
		ь	, \| Ц — s r q
		о———	i
		ъ	i
	C D -	ъ
1	C D -
Рис. 13.30.	Схема	преобразователя	цифрового сигнала
в ток, построенного		на источнике	тока с непрерывным
		сопротивлением.

сопротивления по рис. 8.12,6. В соответствии с уравнениями (13.36) и (12.44)

		1VoPu	п	,	. _	P"Vf	(13.37)
							(13.37)
откуда
		P° =		^	D	+ A0,	(13.38)
где	V — объем	камеры		пульсирующего			сопротивления
Л	о. в цепи обратной		связи		усилителя;
	Д0	= iokQ/Vf		=	p 0	V J V = const.

Выполняя прямую цепь усилителя в виде преобразо вателей цифрового сигнала в ток по рис. 13.28, получаем

364

Т И П О В ЫЕ П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Е УСТРОЙСТВА

[ГЛ. V

схемы ЦАП, содержащие одно пульсирующее сопротив ление (в цепи обратной связи) (рис. 13.32) * ) . Для этих преобразователей

*2ы* = т г Л -

( 1 3 - 3 9 )

Вместо клапанов Kt, к которым предъявляется тре бование герметичности, поскольку они предназначаются

•Л

Рис.	13.31. Схема преобразопятеля цпфровогоЗспгнала		ь давление^
л/*#	R,	Ru(fl	R J f )

Рис. 13.32. Схемы преобразователей цифрового сигнала давление, строя щихся с применением в^прямой цепи] непрерывных сопротивлений.

для отключения расходов за счет разрыва линии, может применяться умножение, обеспечивающее устранение

*) Такая схема, но с непрерывным сопротивлением Пос, опи сана в работе [52].

П Р Е О Б Р А З О В А Т Е Л И

365

(минимизацию) расхода посредством устремления к нулю перепада давлений на сопротивлении. В этих схемах на входы Ri подают одно из двух стабилизированных давле ний в зависимости от значения D\, причем значению D\ — О соответствует давление р0, которому при качественном усилителе практически равно давление в узле 2 .

1.2?

Г*

			>	Рбых		>		Рвы
			\р,=const				T/^GOnst
			а)				6)
		Рис.	13.33. Схемы цифро-аналоговых			преобразователей,
		реализуемых		с помощью устройств умножения (а) п де
			ления (б) давления на цифровой сигнал.
Это осуществляется либо					посредством		стабилизации			уров
ней	Di	и использования			сигналов	Dj	в	качестве	входов
Rt	(рис. 13.32, б),			либо	посредством		переключения			дав
лений		(рис.	13.32, в). Возможно,			естественно,			сочетать

оба этих приема устранения расхода, что представляется


целесообразным в цепочках		старших	разрядов.
Схема по рис. 14.2, а, но		с цифровым		сопротивлением
R2 и непрерывным	сопротивлением		Rx	при	/ 2	= const
осуществляет гиперболическое преобразование в						соответ
ствии с уравнением (16.15).
Гиперболическое	преобразование		можно		выполнить

также, включив узел умножения цифрового сигнала на аналоговый в цепь отрицательной обратной связи уси лителя (рис. 13.33, о). При наличии простого узла деления аналогового сигнала на цифровой эта структура позволяет

линейно	преобразовать давление в цифровой	сигнал
(рис. 13.33, б). Реализуемые уравнения имеют		соответ
ственно	вид:	(13.40)
	kPl)D,	(13.40)

(13.41)

366

Т И П О В ЫЕ П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Е УСТРОЙСТВА

[ГЛ. V

Построение ЦАП возможно также на делителе при использовании свойств двоичного кода образовывать дополнение числа при инвертировании сигналов во всех разрядах. ЦАП по рис. 13.34 содержит делитель из двух пульсирующих сопротивлений, емкость одного из которых пропорциональна цифровому сигналу D, а емкость

другого —	дополнению		D.	В	результате
+	jVcD	Р°) =	Л			20,
	А0	Р°) =		АО		20,
	А0			АО
откуда, учитывая значения i10			н L 0	из уравнения		(13.36),
имеем:
	р » ^			I-	До,	(13.42)

где Dmax = 2 " — 1 — максимальное число, записываемое при заданном количестве п двоичных разрядов; У л 1 и Ул2 — объемы линий, соединяющих контакты внутри цифроуправляемых пульсирующих сопротивлений;

До

Шах

V.-D

4 -

.41

4 -

V , = const.

, х у т а х

лз

Как

следует

из

полученного

выражения,

камеры

Vin

У Л 2

не

вносят

погрешности

Заметим,

что

элемен

тов отрицания для сиг

налов Dt

устанавливать

не надо, поскольку

ин

версное

действие

этих

сигналов достигается за

счет применения разных

контактов,

нормально

замкнутых (Кц)

в одном

пульсирующем

сопро

тивлении

и нормально

разомкнутых

{K2i)

— в

другом.

Рис. 13.34. Схема цифро-аналогового пре

В связи

тем,

что

камеры одинаковых раз

образователя, реализуемая на делителе из

двух цифроуправляющих

сопротивлений.

рядов (7ц и V2d

никогда

не подключены к своим

сопротивлениям

одновременно, их

можно

совместить —

получаемая

при

атом схема

(рис.

13.35) содержит вдвое

Рис. 13.36. Схема цифро-анало гового преобразователя, постро енного из цепочек пульсирую щих сопротивлений и переклю чателей.


		П Р Е О Б Р А З О В А Т Е Л И				367
меньше камер. Для нормальной работы				схемы	необходи
мо, чтобы	в	моменты изменения	сигналов Dt		пары	кон
тактов К и и K2i не оказывались			замкнутыми одновремен
но, т. е.	в	цепочках Ки — Vt — K2i		должно		быть

устранено короткое замыкание (применимы пульсирую щие сопротивления).

•А

Рис. 13.35. Схема цифро-аналогового преобразователя, реализуемого на делителе из двух цпфроуправляемых сопротивлении с общими емкостями.

Цифро-аналоговый преобразователь (рис. 13.36) [32] составлен из п параллельно соединенных пульсирующих сопротивлений и п переклю чателей, обладающих 2п кон тактами. Общее количество

контактов An, из которых 2п, принадлежащих пульсирующим сопротивлениям, должны быть герметичны и работают с час тотой сигнала pt. В рассмот ренных выше на рис. 13.34 и 13.35 схемах только четыре кон такта работают с высокой часто той сигнала pt при общем коли честве контактов 2п + 4 <^ An.

Наиболее простыми представляются цифро-аналоговые преобразователи по рпс. 13.31 и 13.32; они содержат соответственно п + 4 и п + 2 контакта, из которых 4 и 2 работают при частоте сигнала pt. Усилитель в этих схе мах не следует рассматривать как элемент, отсутствую щий в схемах по рис. 13.34—13.36, поскольку последние

368	Т И П О В ЫЕ П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Е	УСТРОЙСТВА	[ГЛ. V
обычно	требуют установки на своем	выходе усилителя в
режиме	повторения.

Преобразователи по рис. 13.34 и 13.35 имеют меньшую емкость узла, чем схема по рис. 13.36, однако в случае установки на выходе элемента со значительной входной емкостью во всех этих схемах может потребоваться умень шить динамическую ошибку. Сделать это можно посред ством удаления одного из контактов и введения тем самым

емкости узла в емкость одного


	из	сопротивлений (в Vnl			или
	7 Л 2	для		преобразователей	по
	рис. 13.34 и 13.35 и в емкость
	любого из сопротивлений, вели
	чина		которых превышает		ем
	кость		узла, для преобразовате
	ля по		рис. 13.36). В этом слу
	чае,		как	указывалось выше
	(см. § 10), усложняется для ряда
Рис. 13.37. Схема цифро-анало	применений считывание резуль
	тата		преобразования.
гового преобразователя, выпол
няющего гиперболическую зави		Цифро-аналоговый преобра
симость.
	зователь, содержащий цифровое

и обычное пульсирующие сопротивления (рис. 13.37), реализует гиперболическое преобразование:

Р1ы, =	Р°тлЛ+^)-	(13.43)
Приведем некоторые	схемы преобразователей,	рабо

тающих дискретно во времени, у которых результат уста навливается в выходной линии только в дискретные мо

менты	времени.
Преобразователь, изображенный на рис. 13.38, рабо
тает с	импульсными сигналами Dt.		Перед	каждым		пери
одом преобразования отсутствуют все сигналы Dt						и все
камеры через клапаны Ktl		и Кп сообщены с линией, давле
ние в	которой р0. При преобразовании по определенным
каналам поступают кратковременные сигналы Dt					и	кла
пан Кп	закрыт, в результате чего		в суммарную		емкость
вводится количество газа		N% — ~щ— 2		А2*. Это		при-
			7=0

водит в соответствии с уравнением состояния газа к уве личению давления на величину р°, пропорциональную

§ 13]

П Р Е О Б Р А З О В А Т Е Л И

369

цифровому входу:

N^kQ „о

(13.44)

=о

Применение этой схемы при потенциальных сигналах Dt эффективно в случае, если возможно технически простое

Рис. 13.38. Схема цифро-аналогового преобразова

теля,	работа ющего с импульспыми сигналами
	кода.
преобразование	потенциальных	сигналов	в импульс
ные, например,	посредством срыва	общего	питания у ис

точников сигналов Dt или изменения общего подпора у клапанов. В противном случае на линии каждого сиг нала Dt требуется установка логического элемента, реа

лизующего двухвходовую		функцию.
Преобразование	при	стабилизированных		уровнях
АСРшах и р0) выполняется		пассивными	сумматорами по
рис. 14.10 при введении Di вместо P i . При			одном	значении
тактового сигнала pt	камеры отсоединены одна от другой и
каждая заполняется количеством газа N° = А				2Wt 0)

при другом уровне рь когда камеры соединяются между собой и отсоединены от входных давлений Dh устанав ливается выходное давление согласно уравнению (13.44).

Использование такой схемы при нестабилизированных уровнях сигналов Dt связано с необходимостью введения на каждой линии переключателей с входами ртах и р0, управляемых сигналами Dt (рпс. 13.39).

<<< < Предыдущая 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 3637 / 5337 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ